Введение к работе
Актуальность работы.
В последнее время широкое развитие при изготовлении сварных конструкций получили полуавтоматические и автоматические способы сварки. Однако на сегодняшний день сохраняется большой объем применения ручной дуговой сварки (РДС) покрытыми электродами. Особенно актуальным является применение этого способа сварки для выполнения ремонтных и восстановительных работ, связанных с исправлением дефектов сварки, возникающих при изготовлении. Ремонтная РДС покрытыми электродами это, как правило, многопроходная сварка, выполняемая в различных пространственных положениях, а зачастую и в стесненных условиях, и по поверхностям низкого качества. В данных условиях особенно актуальным является обеспечение высокой стабильности горения дуги.
При проведении работ по восстановлению сварных конструкций сварка может производиться в вертикальном или потолочном пространственном положении, также и с помощью прерывистых швов. В этом случае актуальной характеристикой, обеспечивающей хорошее качество сварного шва, является устойчивое повторное возбуждение дуги.
За последние годы заметно увеличился объем исследований, связанных созданием новых сварочных материалов, обеспечивающих более высокие сварочно-технологические свойства новых электродов, таких как стабильность горения дуги, устойчивость повторного возбуждения дуги, экологические показатели и др.
Однако существующие методы оценки свойств электродов не всегда обеспечивают возможность анализа влияния состава покрытия на стабильность горения дуги, устойчивость повторного возбуждения дуги. Так большинство существующих методик оценки стабильности горения сварочной дуги сориентированы на сварку на переменном токе и не позволяют оценить влияние состава покрытия электродов на стабильность горения сварочной дуги. Особенно актуальна проблема улучшения повторного возбуждения дуги, методика количественной оценки которого отсутствует. В настоящее время в стандартах ISO 5817 и ISO 6520, которые введены как обязательные для исполнения в странах, входящих в Европейскую федерацию сварщиков, указано на недопустимость плохого повторного возбуждения дуги при случайных её обрывах.
В связи с этим актуальной является разработка методик оценки стабильности горения и повторного возбуждения дуги, позволяющих исследовать влияния компонентов электродного покрытия на сварочно-технологические характеристики электрода для создания сварочных материалов с повышенным уровнем свойств.
Цель работы.
Разработать методики, обеспечивающие оперативную оценку стабильности горения дуги в сочетании с устойчивым повторным возбуждением дуги при РДС, позволяющие оптимизировать состав электродного покрытия с целью обеспечения высоких технологических характеристик покрытых электродов.
Основные задачи. Для реализации поставленной цели необходимо:
усовершенствование методики оценки стабильности горения дуги при сварке на постоянном токе;
разработка методики оценки повторного возбуждения дуги;
оптимизация состава электродного покрытия для обеспечения стабильности горения и повторного возбуждения дуги;
оценка уровня свойств металла сварного шва, выполненного разработанными электродами.
Научная новизна.
- установлена зависимость стабильности горения дуги от состава электродного покрытия на основе анализа динамических характеристик сварочного тока и напряжения.
- впервые предложена методика количественной оценки повторного зажигания дуги, основанная на определении величины электрического сопротивления в месте контакта оплавленного торца электрода с изделием.
- впервые установлено комплексное влияние состава покрытия электродов типа Э 46 на стабильность горения и устойчивость повторного возбуждения дуги.
Практическая ценность работы.
Разработана методика оценки стабильности горения сварочной дуги по динамическим характеристикам сварочного тока, на которую получен патент.
Разработана методика оценки устойчивости повторного возбуждения дуги, на которую получен патент.
В результате комплексных исследований закономерностей влияния состава покрытия электродов на технологические свойства электродов, созданы электроды ЭЛУР-9 с высокой стабильностью горения и устойчивым повторным возбуждением дуги, обеспечивающие высокий уровень свойств металла сварного шва. Исследования проводились совместно с Уральским Институтом Сварки. Электроды прошли промышленное опробование в Вагоноремонтном депо СЖД г.Перми.
Исследования выполнялись в рамках договора №2001/32/НИЧ с ОАО «Магнитогорский метизно-металлургический комбинат».
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы и отдельные её части были представлены и доложены на следующих российских конференциях:
«Сварка Урала – в XXI век», 18-я конференция сварщиков Урала, Екатеринбург, УГТУ (УПИ), 1999.
«Сварка и контроль – 2004», Всероссийская с международным участием научно-технологическая конференция, посвященная 150-летию со дня рождения Н.Г.Славянова, Пермь, ПГТУ, 2004.
«Перспективные процессы и технологии в машиностроительном производстве», Международная научно-технической конференция, Пермь, ПГТУ, 2005.
Достоверность результатов и выводов подтверждается применением аттестованного сварочного оборудования, воспроизводимостью результатов исследований, применением статистической обработки экспериментальных данных.
Публикации.
Общее количество работ по теме диссертационной работы 22 среди них 11 статей (2 в изданиях из перечня ВАК), 9 публикаций в материалах конференций, 2 патента на изобретение.
Положения, выносимые на защиту:
- разработанная методика оценки стабильности горения дуги при сварке на постоянном токе;
- разработанная методика количественной оценки устойчивости повторного возбуждения дуги, основанная на определении величины электрического сопротивления в месте контакта оплавленного торца электрода с изделием.
- закономерности комплексного влияния состава покрытия электродов типа Э46 на стабильность горения и устойчивость повторного возбуждения дуги.
Объем и структура диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 120 страниц, среди них 64 рисунка, 13 таблиц. Список литературы содержит 133 наименования.
